发电机电磁噪音分析

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1、发电机电磁噪音分析与措施发电机型号为 SF250 281730，水轮机型号为ZDT03一 LM一 140，于 9 月 18 日发电。在试运行过程中出现噪音过大现象。经测试，机组试运行时，在 空转状态下，距离机座1 m处测量噪音值为 60 dB；起励建压后，有刺耳的高频 声，离机座 1m处测量噪音值为 95 dB；满负荷运行时离机座1m处测量噪音值为 110 dB。 1、噪音分析 发电机的噪音种类大体上可分为：电磁噪音、机械噪音、空气动力噪音。电 磁噪音是 电磁力作用在定、转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，是定 子产生振动而辐射噪音。它与电机气隙内的谐波磁场及由此产生的电磁力波幅 值、频率

2、和极数，以及定子本身的振动特性，如固有频率、阻尼、机械阻抗有密 切的关系 。机械噪音是由机械接触而引起的，如轴承、电刷等，跟接触部件材料、 制造质量及装配工艺、配合精度有关。空气动力噪音由电机内的冷却风扇产生， 主要由风扇形式、通风道风阻、挡风板等决定。 2、定子绕组谐波计算 设计时借用 24 极 1730 机座的冲片，槽数为144 槽，冲片尺寸：外径D1：1 730mm ，内径 Di：1490mm ；槽形尺寸： b =13 mm ，h =48 mm 。每极每相的槽数q=1 57，定子绕组接线循环序列： 2 2 1 2 2 1 2；2 2 1 2 2 1 2-利用计算机谐波分析得KYP=0 9

3、397、 KQPA=0 9552、KQPB=0 9552、KQPC= 0 9552、FP= 100、FPF=0 ，但是在谐波 磁场极对数 10 对极上存在反转波FPF=10 78谐波磁场极对数v=10 很接近基 波极对数 P=14 ，力波节点对数 M =vP=10 14=一 2 很小，因为振动幅值与力波 节点对数 (M21)2 成反比，所以引起铁心共振。 3、机组结构布臵 因本机组为在原有旧厂房基础上的增容改造机，受原厂房结构限制， 本发电 机组采用无机坑布臵形式， 发电机直接裸露在厂房地面上， 声波因无机坑屏蔽隔 离就直接传送到厂房内，所以噪音比传统有机坑布臵形式的发电机组大。 由现场测量的

4、噪音数据得出加励磁后电机噪音急剧增大，表明噪音主要为电 磁噪音。通过分析发电机电磁噪音主要的由于定子绕组谐波分量过大引起， 加上 发电机组采用无机坑布臵形式，所以噪音越明显。 4、治理措施 (1) 采用扩相带来降低谐波分量。扩相带后并联支路数、 线圈尺寸及技术数 据不变，只是定子绕组接线循环序列改为：2 2 2 1 2 1 2；2 2 2 1 2 1 2- 利用计算机程序分析得KYP=0 9 397，KOPA=0 948，KOPB=0 948，KQPC=0 948， FP=100 ，FPF=0 ，谐波磁场极对数10对极上反转波下降至FPF=1 5986由此可 见基波极对数 P=14附近的谐波磁

5、场极对数反转波幅值大幅降低，从而达到降低 谐波分量目的。扩相带后绕组系数KQPA=0 948 KQPB=0 948 KQPC= 0 948 较 扩相带前 KQPA=0 9552 KQPB=0 9552 KQPC=0 9552 略有所低，但对机组的性 能影响不大。 (2) 增加机座断面惯性矩来避开共振区。增加支撑圆钢12 根沿圆周均布并 焊接牢固，使得机座断面惯性矩增加， 从而改变定子铁心固有频率， 避开共振区。 (3) 加厚加固挡风板以降低因振动引起的机械噪音。挡风板厚度由原2 mm 改为 4 mm ，把紧螺栓由 6xM10改为 12xM10 。(4) 磁极铁心改成斜磁极结构在磁极铁心极弧两端

6、面上加焊两块三角铁块， 使得极弧表面构成斜磁极结构。 三角铁块斜边角度按定子斜槽来计算，三角铁块 高度取值与磁极铁心长度一致。 通过以上改造后，发电机机组在空转状态时，离机座1 m处测量噪音 56 dB； 起励建压后原尖叫的电磁噪音明显降低，机座表面也没有明显的振动，离机座1 m处测量噪音 65 dB；满负荷运行时离机座1m处测量噪音 75 dB，机组运行情况 良好。在实际生产中， 可以借用接近极数的冲片来设计生产，如谐波计算不通过， 可通过扩相带接法、 增加机座断面惯性矩以及极靴改成斜极结构来降低噪音，从 而实现生产成本降低和生产周期缩短的双重效果。对于已投入运行的电站若出现 类似的电磁噪音

7、问题时也可以参考上述方法来改造。 附： 形成电磁噪声原因： 电磁噪声是由在时间上和空间上作变化，并由电机各部 分之间作用的磁拉力引起的。对于异步电机电磁噪声的形成的原因可以归为： （1） 气隙空间的磁场是一个旋转力波，它的径向力波使定子和转子发生径 向变形和周期性震动，产生了电磁噪声。 （2） 气隙磁场中除了电源基波分量外，还有高次谐波分量， 高次谐波的径 向力波也都分别作用于定转子铁心上，使它们产生径向变形和周期震动，在一般 情况下，对高次谐波来说， 电动机转子刚度相对较强， 定子铁心的径向变形是主 要的，可能产生较大的噪声。 （3） 定子铁心不同阶次谐波的变形，有不同的固有频率， 当径向力

8、波的频 率与铁心的某个固有频率接近或相等时，就会引起“共振”。在这种情况下，即 使径向力的波幅不大，也会导致铁心变形、周期性震动和产生较大噪声。 （4） 定子变形后引起周围空气振动，从而产生噪声。这时，定子相当于一 个声辐射器。 （5） 当铁心饱和时， 将会使磁场正弦分布的顶部变得平坦，在磁场分布中 加大了三次谐波分量，将使电磁噪声增加。 （6） 定转子槽都是开口的， 气隙磁导在旋转时也是在变化和波动的。气隙 磁场中出现了很多由于槽开口引入的谐波。 降低电磁噪声方法 （1） 合理选择气隙磁密； （2） 选择合适绕组形式和并联支路数； （3） 增加定子槽数以减少谐波分布系数； （4） 合适的槽配合； （5） 利用磁性槽楔； （6） 转子斜槽。 分析定子铁芯或转子磁轭 （如果是叠片的话） 没有压得足够紧， 在开始运行 时，发电机温度还没有升高，就很有可能发出电磁声。运行一段时间后，发电机 的温度升高， 铁芯叠片被压紧， 电磁声就消失了。 最好停机处理， 才能长期运行。